mô phỏng quá trình xử lý lưu huỳnh nguyên liệu lco nhà máy lọc dầu dung quất

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LÊ HỮU NINH LÊ HỮU NINH KỸ THUẬT HÓA HỌC MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH XỬ LÝ LƯU HUỲNH NGUYÊN LIỆU LCO NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT HÓA HỌC KHÓA 2013B Hà Nội – Năm 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LÊ HỮU NINH MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH XỬ LÝ LƯU HUỲNH NGUYÊN LIỆU LCO NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT Chuyên ngành: KỸ THUẬT HÓA HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN THỊ MINH HIỀN Hà Nội – Năm 2015 LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn công trình nghiên cứu thực cá nhân, thực hướng dẫn PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền Các số liệu, kết luận nghiên cứu trình bày luận văn trung thực chưa công bố hình thức Tôi xin chịu trách nhiệm nghiên cứu Học viên Lê Hữu Ninh Học viên: Lê Hữu Ninh Trang Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT NMLD Nhà Máy Lọc Dầu LCO-HDT Light Cycle Oil- Hydrotreating CDU Crude Distillation Unit FCC Fluid Cracking Catalyst RFCC Residue Fluid Cracking Catalyst CCR Continuous Catalyst Reforming LCO Light Cycle Oil LGO Light Gas Oil HGO Heavy Gas Oil HDT Hydrotreating HDS Hydrodesulfurization HDN Hydrodenitrogenation HDO Hydrodeoxygenation HDA Hydrodearomatic HDY Hydrogenation HDM Hydrodemetallation LCN Light Cracked Naphta HCN Heavy Cracked Naphta MCN Medium Cracked Naphta LIC Level Indicator Controller PIC Pressure Indicator Controller FIC Flow Indicator Controller TIC Temperature Indicator Controller SOR Start Of Run EOR LHSV End Of Run Liquid Hourly Space Velocity WABT Weight verage bed temperature ppH2 Partial Pressure of Hydrogen Học viên: Lê Hữu Ninh Trang Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền S Lưu huỳnh HC Hydrocacbon VBA Visual Basic Application DOS Day On Streams MBP Material Blance Program FBP Final Boiling Point wt weight wtppm Parts Per Million by Weight Học viên: Lê Hữu Ninh Trang Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Tiêu chuẩn chất lượng nhiên liệu châu Âu .13 Bảng 1.2 Sự phân bố hợp chất S phân đoạn dầu mỏ 14 Bảng 1.3 So sánh ảnh hưởng pha hoạt động đến phản ứng .20 Bảng 1.4 Đánh giá chu kỳ làm việc xúc tác qua phân đoạn xử lý 22 Bảng 1.5 So sánh công nghệ Prime-D Axens .25 Bảng 1.6 Các chế độ nguyên liệu cho LCO-HDS theo thiết kế .31 Bảng 1.7 Thành phần H2 nguyên liệu theo thiết kế 32 Bảng 1.8 Đặc tính xúc tác 33 Bảng 1.9 Thông số vận hành nhiệt độ SOR EOR phản ứng .36 Bảng 1.10 Thông số vận hành áp suất SOR EOR dòng nguyên liệu 36 Bảng 1.11 Thông số vận hành nhiệt độ áp suất tháp tách pha 36 Bảng 1.12 Thông số vận hành tháp chưng Stripper T-2401 37 Bảng 1.13 Thông số vận hành tháp làm khô chân không T-2403 37 Bảng 1.14 Thông số vận hành tháp hấp thụ amin T-2402 .37 Bảng 2.1: Nhiệt phản ứng HDS 39 Bảng 2.2: Tỷ lệ phản ứng theo nhiệt độ 42 Bảng 2.3 Tính chất hợp chất chứa lưu huỳnh .44 Bảng 2.4 Các phản ứng hydrodesunfua xảy 45 Bảng 2.5 Tính chất sản phẩm phản ứng hydrodesunfua 47 Bảng 2.6 Khối lượng hợp chất chứa lưu huỳnh LCO 49 Bảng 2.7 Các thông số động học phản ứng .51 Bảng 2.8 Thành phần cất phân đoạn nguyên liệu LCO 53 Học viên: Lê Hữu Ninh Trang Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền Bảng 2.9 Kích thước phân bố xúc tác tầng 56 Bảng 2.10 Các cấu tử chứa lưu huỳnh AspenTech sử dụng 60 Bảng 3.1 Tính chất nguyên liệu LCO 62 Bảng 3.2 Thông số vận hành 63 Bảng 3.3 So sánh kết tính hàm lượng lưu huỳnh tổng nhận từ Mô hình HDS-PFR, Gói mô HDS-ASPEN kết vận hành thực tế .64 Bảng 3.4 Ảnh hưởng S-LCO product vào nhiệt độ theo Mô hình HDS-PFR 64 Bảng 3.5 Ảnh hưởng S-LCO product vào nhiệt độ theo Gói HDS-ASPEN .65 Bảng 3.6 Ảnh hưởng S-LCO product vào LHSV theo Mô hình HDS-PFR .67 Bảng 3.7 Ảnh hưởng S-LCO product vào LHSV theo Gói HDS-ASPEN .68 Bảng 3.8 Ảnh hưởng S-LCO product vào áp suất theo Mô hình HDS-PFR 70 Bảng 3.9 Ảnh hưởng S-LCO product vào áp suất theo Gói HDS-ASPEN .71 Bảng 3.10 Bảng so sánh ảnh hưởng S-LCO product theo LHSV .72 Bảng 3.11 Bảng so sánh ảnh hưởng S-LCO product theo nhiệt độ 73 Bảng 3.12 Bảng so sánh ảnh hưởng S-LCO product theo áp suất 74 Bảng 3.13 Bảng so sánh S-LCO product theo ngày vận hành thực tế 76 Học viên: Lê Hữu Ninh Trang Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ vị trí trình HDS nhà máy lọc dầu .11 Hình 1.2 Cấu trúc pha hoạt động Co-Mo xúc tác HDS 20 Hình 1.3: Cơ chế phản ứng HDS thiophen 23 Hình 1.4 Công nghệ Prime-D Axens 24 Hình 1.5 Công nghệ CDHydro & CD-HDS CDTech .26 Hình 1.6 Công nghệ Distillate HDS/HDA Haldor Topsoe .27 Hình 1.7 Công nghệ REDAR Shaw Group/BASF 28 Hình 1.8 Công nghệ Unisar UOP 30 Hình 2.1: Ảnh hưởng nhiệt độ đến hảm lượng Aromatic sản phẩm .41 Hình 2.2 Thiết lập dòng nguyên liệu LCO Feed 54 Hình 2.3 Thiết bị phản ứng HDS phân xưởng HDS-LCO Dung Quất 55 Hình 2.4 Thiết lập thiết bị phản ứng HDS .57 Hình 2.5 Thiết lập hệ thống phân tách sản phẩm .58 Hình 2.6 Sơ đồ mô trình HDS 59 Hình 2.7 Thiết lập trình HDS gói mô Aspen 61 Học viên: Lê Hữu Ninh Trang Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền DANH MỤC ĐỒ THỊ, BIỂU ĐỒ Đồ thị 3.1 Ảnh hưởng S-LCO product vào nhiệt độ theo Mô hình HDS-PFR 65 Đồ thị 3.2 Ảnh hưởng S-LCO product vào nhiệt độ theo Gói HDS-ASPEN 66 Đồ thị 3.3 Ảnh hưởng S-LCO product vào LHSV theo Mô hình HDS-PFR 67 Đồ thị 3.4 Ảnh hưởng S-LCO product vào LHSV theo Gói HDS-ASPEN 68 Đồ thị 3.5 Ảnh hưởng S-LCO product vào áp suất theo Mô hình HDS-PFR 70 Đồ thị 3.6 Ảnh hưởng S-LCO product vào áp suất theo Gói HDS-ASPEN .71 Biểu đồ 3.1 So sánh ảnh hưởng S-LCO product theo LHSV………… …… 73 Biểu đồ 3.2 So sánh ảnh hưởng S-LCO product theo nhiệt độ……………… 74 Biểu đồ 3.3 So sánh ảnh hưởng S-LCO product theo áp suất……………… 75 Biểu đồ 3.4 So sánh S-LCO product theo ngày vận hành thực tế …………….76 Học viên: Lê Hữu Ninh Trang Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC ĐỒ THỊ, BIỂU ĐỒ MỤC LỤC MỞ ĐẦU 10 TỔNG QUAN 11 QUÁ TRÌNH HYDRODESUNFUA (HDS) 11 Mục đích vai trò trình HDS 11 Cơ sở hóa lý trình HDS 13 Các phản ứng xảy trình HDS 17 Xúc tác trình HDS 20 Cơ chế phản ứng trình HDS 22 CÁC HÃNG BẢN QUYỀN CÔNG NGHỆ HDS 23 Công nghệ Prime-D Axens 24 Công nghệ CDHydro & CD-HDS CDTech 25 Công nghệ Distillate HDS/HDA Haldor Topsoe 27 Công nghệ REDAR Shaw Group/BASF 28 Công nghệ Unisar UOP 29 PHÂN XƯỞNG LCO-HDS NMLD DUNG QUẤT 31 Cơ sơ sở thiết kế 31 Đặc tính nguyên liệu sản phẩm 31 Xúc tác 32 Mô tả công nghệ LCO-HDS Dung Quất 33 Các thông số vận hành công nghệ LCO-HDS theo thiết kế 36 MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH HDS-LCO 39 Học viên: Lê Hữu Ninh Trang Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền Phụ lục 26 Kết S-LCO product mô hình HDS-PFR LHSV=1.25 Học viên: Lê Hữu Ninh Trang 101 Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền Phụ lục 27 Kết S-LCO product mô hình HDS-PFR LHSV=1.43 Học viên: Lê Hữu Ninh Trang 102 Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền Phụ lục 28 Kết S-LCO product mô hình HDS-PFR LHSV=1.75 Học viên: Lê Hữu Ninh Trang 103 Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền Phụ lục 29 Kết S-LCO product mô hình HDS-PFR LHSV=2.22 Học viên: Lê Hữu Ninh Trang 104 Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền Phụ lục 30 Kết S-LCO product gói mô HDS-ASPEN LHSV=1.11 Học viên: Lê Hữu Ninh Trang 105 Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền Phụ lục 31 Kết S-LCO product gói mô HDS-ASPEN LHSV=1.25 Phụ lục 32 Kết S-LCO product gói mô HDS-ASPEN LHSV=1.43 Học viên: Lê Hữu Ninh Trang 106 Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền Phụ lục 33 Kết S-LCO product gói mô HDS-ASPEN LHSV=1.75 Phụ lục 34 Kết S-LCO product gói mô HDS-ASPEN LHSV=2.22 Học viên: Lê Hữu Ninh Trang 107 Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ Học viên: Lê Hữu Ninh GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền Trang 108 Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền Phụ lục 35 Kết S-LCO product mô hình HDS-PFR ngày 05.11.2014 Học viên: Lê Hữu Ninh Trang 109 Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền Phụ lục 36 Kết S-LCO product mô hình HDS-PFR ngày 01.11.2014 Học viên: Lê Hữu Ninh Trang 110 Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền Phụ lục 37 Kết S-LCO product mô hình HDS-PFR ngày 31.10.2014 Học viên: Lê Hữu Ninh Trang 111 Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền Phụ lục 38 Kết S-LCO product mô hình HDS-PFR ngày 26.10.2014 Học viên: Lê Hữu Ninh Trang 112 Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền Phụ lục 39 Kết S-LCO product mô hình HDS-PFR ngày 24.14.2014 Học viên: Lê Hữu Ninh Trang 113 Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền Phụ lục 40 Các thông số vận hành Phân xưởng LCO Hydrotreater – Nhà máy lọc dầu Dung Quất ngày 05.11.2014 Học viên: Lê Hữu Ninh Trang 114 Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền Phụ lục 41 Đồ thị biểu diễn S-LCO Feed S-LCO product Phân xưởng LCO Hydrotreater – Nhà máy lọc dầu Dung Quất từ ngày 22.11.2013 đến 05.11.2014 Học viên: Lê Hữu Ninh Trang 115 Lớp: Cao học KTHH 2013B [...]... 51 Mô phỏng quá trình HDS nguyên liệu LCO của Nhà máy lọc dầu Dung Quất 52 Mô phỏng quá trình HDS nguyên liệu LCO của Nhà máy lọc dầu Dung Quất bằng gói mô phỏng Hydrocracker của AspenTech 60 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 62 Tính chất của nguyên liệu, điều kiện vận hành và kết quả mô phỏng 62 Nguyên liệu LCO sử dụng 62 Các thông số vận hành cơ bản 63 Kết quả mô phỏng. .. gói mô phỏng của ASPEN HYSYS thì các thông tin công nghệ được giấu kín Để tìm hiểu sâu hơn về việc mô phỏng quá trình HDS tôi đã lựa chọn đề tài: Mô phỏng quá trình xử lý lưu huỳnh với nguyên liệu LCO - Nhà máy Lọc dầu Dung Quất Trong phạm vi đề tài luận văn, đã sử dụng với khoảng trên 40 cấu tử chứa lưu huỳnh và quá trình phản ứng được mô phỏng bằng thiết bị Plug Flow Reaction (PFR) Kết quả mô phỏng. .. chất chứa lưu huỳnh trong dầu mỏ cũng như các sản phẩm nhiên liệu Quá trình này được thực hiện ở nhiều vị trí khác nhau trong sơ đồ chung của nhà máy lọc dầu Bất kỳ một nhà máy lọc dầu nào cũng không thể thiếu được quá trình HDS Thông thường trong nhà máy lọc dầu quá trình HDS được thực hiện trong phân xưởng Hydrotreating (HDT) Hình 1 mô tả sơ đồ vị trí của quá trình HDS trong nhà máy lọc hóa dầu điển... của nguyên liệu và sản phẩm a Nguồn nguyên liệu cho quá trình Nhà máy lọc dầu Dung Quất được thiết kế cho quá trình xử lý với hai nguồn nguyên liệu (dầu thô Bạch Hổ, dầu thô trộn giữa dầu Bạch Hổ và dầu Dubair) Tùy theo chế độ công nghệ: Max Distillate hoặc Max Gasoline của phân xưởng RFCC, có bốn chế độ nguyên liệu cho quá trình LCO- HDS được tóm tắt qua bảng 1.6 sau: Bảng 1.6 Các chế độ nguyên liệu. .. lưu huỳnh và quá trình hydrodesunfua (HDS) là một trong những quá trình đang được sử dụng phổ biến tại các Nhà máy Lọc hóa dầu Phần mềm mô phỏng HYSYS được sử dụng để nghiên cứu, đánh giá các thông số vận hành và tối ưu hóa quá trình HDS Đối với phần mềm mô phỏng HYSYS, Nhà công nghệ bản quyền ASPEN HYSYS đã sử dụng 13 cấu tử chứa lưu huỳnh với mô hình động học LangmiurHinshelwood để mô phỏng quá trình. .. sánh với gói mô phỏng của Nhà Công nghệ bản quyền ASPEN HYSYS và kết quả thực tế vận hành của Nhà máy Lọc Dầu Dung Quất Học viên: Lê Hữu Ninh Trang 10 Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH HYDRODESUNFUA (HDS) Mục đích và vai trò của quá trình HDS a Mục đích của quá trình HDS Quá trình HDS là quá trình phổ biến được sử dụng để xử lý làm sạch các... vị trí của quá trình HDS trong nhà máy lọc dầu Học viên: Lê Hữu Ninh Trang 11 Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền Mục đích của quá trình HDS trong nhà máy lọc dầu cụ thể như sau:  Xử lý phân đoạn xăng từ phân xưởng chưng cất khí quyển (CDU) để làm nguyên liệu cho phân xưởng Reforming và Isome hóa sản xuất xăng thương phẩm có trị số octan cao  Xử lý phân đoạn... Kerosen từ phân xưởng chưng cất khí quyển dùng để phối trộn nhiên liệu phản lực và làm dầu hỏa  Xử lý phân đoạn Gasoil nhẹ khí quyển để phối trộn nhiên liệu Diesel  Xử lý sản phẩm LCO của phân xưởng FCC  Xử lý các phân đoạn Gasoil chân không sản xuất dầu nhờn hoặc làm nguyên liệu cho FCC b Vai trò của quá trình HDS Trong thành phần hóa học của dầu thô, ngoài thành phần chính là các hợp chất của hydrocacbon... nhiên liệu châu Âu S trong nhiên liệu Năm 2000 2005 2009 Dầu Diesel (ppm) 350 50 10 Xăng (ppm) 150 50 10 Cơ sở hóa lý quá trình HDS Quá trình HDS là quá trình khử bằng hydro có sử dụng xúc tác để loại bỏ các hợp chất chứa lưu huỳnh ra khỏi các phân đoạn sản phẩm bởi vì chúng có thể gây hại cho các quá trình chế biến, bảo quản và sử dụng sau này Quá trình HDS được thực hiện ở áp suất riêng phần của H2 rất... số khí nhẹ khác ra khỏi sản phẩm cuối cùng PHÂN XƯỞNG LCO- HDS NMLD DUNG QUẤT Cơ sơ sở thiết kế Phân xưởng LCO- HDS được thiết kế để xử lý kết hợp các dòng nguyên liệu đến từ nhà máy gồm có:  Dòng sản phẩm LGO và HGO từ phân xưởng CDU  Dòng sản phẩm LCO từ phân xưởng RFCC  LCO từ bể chứa Công suất theo thiết kế là 165000 kg/h tính theo nguyên liệu Thời gian làm việc là 8000h/năm, và công suất thấp